[发明专利]杂化光伏电池和相关方法

权利要求书

1.一种光伏电池，所述光伏电池包括：

a.第一和第二电极；

b.多个排列的半导体纳米棒，所述多个排列的半导体纳米棒布 置在所述电极之间，每个纳米棒与所述第一电极电连接，并 且与所述第二电极电绝缘。

c.多个感光纳米晶体，所述多个感光纳米晶体环绕所述纳米棒 并且与所述纳米棒通过双官能封端剂结合；和

d.半导体聚合物，所述半导体聚合物环绕所述纳米棒但不与所 述纳米棒结合，所述半导体聚合物与所述纳米晶体和至少所 述第二电极结合，因而所述纳米晶体起到将第一电荷载流子 引导至所述纳米棒中和将第二电荷载流子引导至所述聚合物 中的异质结的作用。

2.根据权利要求1所述的电池，其中(i)所述聚合物是空穴传递聚合 物，(ii)所述第一电荷载流子是电子，并且(iii)所述第二电荷载流子 是空穴。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述聚合物是聚(3-己基噻 吩)、聚亚苯基亚乙烯基或其衍生物，或聚笏或其衍生物。

4.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述纳米棒是宽带隙半导 体。

5.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述纳米棒包括ZnO、SnO 和/或TiO₂中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述纳米棒是单晶纳米棒。

7.根据权利要求1或2所述的电池，其中所述纳米棒具有至少为3的 纵横比。

8.根据权利要求1所述的电池，其中所述封端剂是巯基乙酸。

9.根据权利要求1、2或8所述的电池，其中通过纳米晶体的光吸收 导致激子的产生，所述纳米晶体具有的最大空间尺寸不大于所述激 子的平均扩散距离。

10.根据权利要求1、2或8所述的电池，其中所述纳米晶体包括 CuInSe₂、CuInS₂、CuIn_1-xGa_xSe₂、GaAs、InAs、InP、PbS、PbSe、 PbTe、GaSb、InSb、CdTe和CdSe中的至少一种，其中0≤x≤1。

11.根据权利要求1、2或8所述的电池，其中所述纳米晶体具有至少 为100,000M^-1cm^-1的消光系数。

12.一种制备包括异质结并且适用于在光伏电池中使用的半导体结构体 的方法，所述方法包括以下步骤：

a.提供多个纳米棒和多个用第一封端剂封端的感光纳米晶体；

b.使所述纳米棒或所述纳米晶体暴露于第二双官能封端剂；

c.之后将所述纳米晶体与所述纳米棒结合，从而所述纳米晶体 通过所述双官能封端剂与所述纳米棒结合；

d.将所述结合的纳米棒和纳米晶体与具有结合基团的官能化单 体组合，所述结合基团(i)显示出与所述第一封端剂相比对所 述纳米晶体更强的亲和力和(ii)显示出与所述双官能封端剂相 比对所述纳米棒更弱的亲和力，由此所述单体优先置换所述 第一封端剂，因而与所述纳米晶体结合，但不与所述纳米棒 结合；和

e.聚合所述单体。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：将所述 纳米棒布置在所述第一和第二电极之间，所述纳米棒各自有一端与 所述第一电极电接触，而通过在另一端的聚合物薄层与所述第二电 极电绝缘。

14.根据权利要求12或13所述的方法，所述方法还包括：在步骤(a)之 前，在提供所述第一电极的基底上生长多个纳米棒的步骤。